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纸引未来网讯 本文介绍了国内外对泡沫的研究历史，阐述了泡沫产生的机理以及在涂布工艺中的泡沫对产品外观和性能造成的影响，总结归纳了产生泡沫的主要原因、涂布液消泡方法以及涂布过程中的消泡方法。在实际应用中选择合适的消泡工艺，可以有效提高涂布产品的质量。
泡沫（气泡）是日常生活与生产中常见的现象，泡沫灭火器、建筑或车用的固体泡沫塑料、矿物的泡沫浮选等都是泡沫在日常生活及工业生产中的应用实例[1]。在印染、涂料、造纸、发酵、油田等行业工业生产中，由于搅拌、振动、沸腾等操作经常会产生大量泡沫。若无法很好的控制，泡沫会给生产带来许多麻烦，如原材料浪费、影响生产的正常进行、减少设备有效负载量、造成产品质量及生产能力下降等，给企业造成巨大的经济损失[2]。
在涂布过程中，泡沫的产生会对涂布产品的外观和性能造成一定的影响。外观方面：泡沫会使涂布产品表面出现不均匀的凹凸不平的现象，影响产品的美观程度和品质。这种不均匀的表面会影响产品的质量，同时也会影响产品的销售。性能方面：泡沫会降低涂层的密度，使其在使用过程中容易磨损和腐蚀。涂层的密度不均匀还会导致涂布产品的耐久性和抗腐蚀性能下降，从而影响产品的使用寿命。
泡沫的研究最早可以追溯到柏拉图时代，但千百年来人们对泡沫的定义一直没有形成统一认识。美国胶体化学家L.I.Osipow提出了泡沫的密度定义，即泡沫的密度是泡沫体积与泡沫质量之比。道康宁公司的R.F.Smith 从泡沫的密度方面对泡沫进行了定义，即泡沫是一种由气体包裹在液体或固体中形成的多孔材料。泡沫的密度是指单位体积内的质量，通常用千克每立方米（kg/m³）来表示。日本的伊藤光一从泡沫结构角度对泡沫进行了定义，他指出，泡沫是一种由气体包裹在液体或固体内部所形成的结构。这种结构具有许多小孔和薄壁，使它具有低密度和高比表面积的特点，但忽略了气泡间的相互联系。我国著名的表面物理学家赵国玺教授对泡沫的定义为：泡沫是气体分散于液体中的分散体系，气体是分散相（不连续相），液体是分散介质（连续相），液体中的气泡上升至液面，形成少量液体构成的以液膜隔开气体的气泡聚集物。目前国内外学者一致认为：泡沫本身是一种热力学不稳定体系，当气体进入含有表面活性剂的溶液中时，便会形成长时间稳定的泡沫体系[3]。
溶剂挥发过程中，在表面张力的作用下，液体表面会形成一个薄膜，其内部的压力低于外部，导致薄膜内部的气体溶解度下降，从而形成气泡。
表面活性剂含量过高会降低液体表面的张力，加速液体分子间的相互作用，从而形成泡沫。
涂布过程中水分被挤压出来，形成气泡。当气泡卡在涂层中时，会影响涂层的外观和性能。
搅拌速度过快或者搅拌时间过长，液体的表面张力被破坏，从而使空气进入到液体中形成气泡。
①添加的助剂不稳定，容易分解、挥发或与其他物质发生反应，从而产生气体。例如，一些表面活性剂在过高的温度下会分解，产生气体，导致涂布液起泡。
②助剂使用量过大，使涂布液粘度变高，在涂布过程中产生气泡。
①涂布速度过快或涂布量过大，导致涂层表面快速凝固，而底部的涂层仍然在流动，从而在涂层中形成气泡。
②涂布过程中混入油脂或其他污染物，这些污染物会在涂布时被封闭在涂层中，从而形成气泡。
温度、湿度、气压等因素都会影响涂布过程中气泡的产生，导致表面涂层的缺陷，如空气囊泡、涂层不光滑和不均匀等问题。例如，在高温、高湿的环境中进行涂布，会造成涂布液表面的水分蒸发不及时，从而产生气泡。又比如，当涂布液的温度低于其玻璃转移温度（Tg，玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度）时，它的粘度会急剧增加，从而导致较高的表面张力和不良的润湿性能产生气泡。
泡沫会导致产品的机械性能、耐候性等方面下降。在汽车、航空航天、电子等领域，消泡问题更为突出。
泡沫会使涂布液的粘度增加，使得涂布难度加大，影响喷涂、辊涂等涂布方式的使用，导致涂布不均匀，影响涂布质量和生产效率。
（图片来源：天行健机电）
机械消泡法是最常用的消泡方法之一，通过利用搅拌器或振荡器等机械设备对涂布液进行搅拌或振荡，使气泡在涂布液中破裂并消除。这种方法可以适用于大多数涂布液，但是仅靠机械消泡法无法完全消除涂布液中的气泡，需要与其他消泡方法相结合。机械消泡装置在涂布工艺中应用广泛，特别是在高粘度涂布液的涂布过程中，能够有效地控制气泡的产生和扩散。
在实际涂布过程中，消泡装置的设计和使用对于涂布质量的影响非常大。只有合理的选择和使用消泡装置，才能保证涂布质量的稳定和可靠。
消泡器是消泡装置的核心部分，其作用是将气泡从涂布液中排出。消泡器通常由消泡轮和消泡网组成，消泡轮通过高速旋转将气泡抛出涂布液，消泡网则起到过滤作用，将气泡拦截。
消泡槽是消泡装置的容器，用于接收经过消泡器处理的涂布液。消泡槽通常是一个封闭的结构，可以通过管道与涂布机相连，实现涂布过程的连续化。
消泡装置的液位控制系统用于控制消泡槽中涂布液的液位。当涂布液液位过低时，涂布机会停止工作，避免因涂布液不足而造成的涂布质量问题。
（图片来源：神祺股份有限公司—消泡装置机Bubble Extinguisher）
真空消泡法是一种快速有效的消泡方法，需要将涂布液放入真空罐中，利用真空泵将罐内空气抽出，使涂布液中的气泡破裂并消除。真空消泡法需要特殊的仪器设备，并且成本较高，但是在需要高质量涂布膜的情况下，这种方法是非常有效的。
（图片来源：淘宝-脱氧消泡桶）
溶剂消泡法是一种快速有效的消泡方法，适用于一些特殊的涂布液。通过向涂布液中添加适量的溶剂，使溶剂分子渗入气泡内部，破坏气泡表面张力，使气泡破裂并消除。但是，过量的溶剂会影响涂层的性能。
（图片来源：ikb2b）
能够减少涂布液在涂布机行进过程中停留的时间，减少气体的困留，从而减少泡沫的产生。
适当增加涂布压力可以使涂布液更加均匀地分布在基材上，减少泡沫的产生。
控制涂布工艺中的湿度和温度，使涂布液流动性更好，气泡更容易排出。
在涂布完成后，可以采用加热、真空、振动等方式，来去除涂层表面的泡沫。
在实际应用中，选择合适的消泡方法可以提高涂布产品的质量。因此，我们需要考虑涂布液的特性和生产需求，选择合适的消泡方法进行消泡处理。例如，如果需要高质量的涂层，可以选择真空消泡法；如果需要简单易行的消泡方法，可以选择表面活性剂消泡法。在选择消泡方法时，还需要注意不同的消泡方法可能会相互影响，需要进行适当的组合使用。
[1]胡楠,胡明明,李志鑫等.消泡剂的研究进展与展望[J].盐科学与化工,2021,50(03):10-16.DOI:10.16570/j.cnki.issn1673-6850.2021.03.003.
[2]朱永闯.新型聚醚改性有机硅消泡剂制备及应用研究[J].广州化工,2022,50(23):102-103+119.
[3]张利国.消泡剂消泡机理、应用及评价方法介绍[J].日用化学品科学,2018,41(02):40-44.DOI:10.13222/j.cnki.dc.2018.02.013.
来源：中国涂布技术研究
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